Poznaj 4 rodzaje struktury białka

Ilustracja autorstwa Nushy Ashjaee. Myśl Co.

Białka są polimery biologiczne złożony z aminokwasy . Aminokwasy połączone wiązaniami peptydowymi tworzą łańcuch polipeptydowy. Jeden lub więcej łańcuchów polipeptydowych skręconych w kształt 3D tworzy białko. Białka mają złożone kształty, które obejmują różne fałdy, pętle i krzywe. Fałdowanie białek następuje samoistnie. Wiązanie chemiczne między częściami łańcucha polipeptydowego pomagają w utrzymaniu białka razem i nadaniu mu kształtu. Istnieją dwie ogólne klasy cząsteczek białkowych: białka kuliste i białka włókniste. Białka kuliste są ogólnie zwarte, rozpuszczalne i mają kulisty kształt. Białka włókniste są zazwyczaj wydłużone i nierozpuszczalne. Białka kuliste i włókniste mogą wykazywać jeden lub więcej z czterech typów struktury białkowej.

Cztery typy struktury białka

Cztery poziomy struktury białka różnią się od siebie stopniem złożoności łańcucha polipeptydowego. Pojedyncza cząsteczka białka może zawierać jeden lub więcej typów struktur białkowych: strukturę pierwszorzędową, drugorzędową, trzeciorzędową i czwartorzędową.

1. Podstawowa struktura

Podstawowa struktura opisuje unikalną kolejność, w jakiej aminokwasy są ze sobą połączone, tworząc białko. Białka zbudowane są z zestawu 20 aminokwasów. Generalnie aminokwasy mają następujące właściwości strukturalne:

Węgiel (węgiel alfa) związany z czterema grupami poniżej: Atom wodoru (H) Grupa karboksylowa (-COOH) Grupa aminowa (-NH2) Grupa „zmienna” lub grupa „R”

Wszystkie aminokwasy mają węgiel alfa związany z atomem wodoru, grupą karboksylową i grupą aminową. The Grupa „R” różni się w zależności od aminokwasy i określa różnice między nimi monomery białkowe . Sekwencja aminokwasowa białka jest określona przez informacje znajdujące się w komórce kod genetyczny . Kolejność aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym jest unikalna i specyficzna dla konkretnego białka. Zmiana pojedynczego aminokwasu powoduje mutacja genów , co najczęściej skutkuje niedziałającym białkiem.

2. Struktura drugorzędna

Struktura drugorzędna odnosi się do zwinięcia lub fałdowania łańcucha polipeptydowego, który nadaje białku jego trójwymiarowy kształt. W białkach obserwuje się dwa rodzaje struktur drugorzędowych. Jeden typ to helisa alfa (α) Struktura. Ta struktura przypomina zwiniętą sprężynę i jest zabezpieczona wiązaniami wodorowymi w łańcuchu polipeptydowym. Drugim rodzajem struktury drugorzędowej w białkach jest plisa beta (β) . Ta struktura wydaje się być pofałdowana lub pofałdowana i jest utrzymywana razem przez wiązania wodorowe między jednostkami polipeptydowymi złożonego łańcucha, które leżą obok siebie.

3. Struktura trzeciorzędowa

Struktura trzeciorzędowa odnosi się do kompleksowej struktury 3-D łańcucha polipeptydowego białko . Istnieje kilka rodzajów wiązań i sił, które utrzymują białko w jego trzeciorzędowej strukturze.

Oddziaływania hydrofobowew znacznym stopniu przyczyniają się do fałdowania i kształtowania białka. Grupa „R” aminokwasu jest hydrofobowa lub hydrofilowa. Aminokwasy z hydrofilowymi grupami „R” będą dążyć do kontaktu ze środowiskiem wodnym, podczas gdy aminokwasy z hydrofobowymi grupami „R” będą dążyć do unikania wody i pozycjonowania się w kierunku centrum białka.​ Wiązanie wodorowew łańcuchu polipeptydowym i pomiędzy grupami aminokwasów „R” pomaga stabilizować strukturę białka, utrzymując białko w kształcie ustalonym przez oddziaływania hydrofobowe.
• Ze względu na fałdowanie białka, Wiązanie jonowe może wystąpić między dodatnio i ujemnie naładowanymi grupami „R”, które wchodzą ze sobą w bliski kontakt.
• Fałdowanie może również skutkować wiązaniem kowalencyjnym między grupami „R” aminokwasów cysteiny. Ten rodzaj wiązania tworzy tzw mostek dwusiarczkowy . Interakcje zwane siły van der Waalsa wspomagają również stabilizację struktury białka. Te interakcje dotyczą sił przyciągania i odpychania, które występują między spolaryzowanymi cząsteczkami. Siły te przyczyniają się do tworzenia wiązań między cząsteczkami.

4. Struktura czwartorzędowa

Struktura czwartorzędowa odnosi się do struktury makrocząsteczki białkowej utworzonej przez interakcje między wieloma łańcuchami polipeptydowymi. Każdy łańcuch polipeptydowy jest określany jako podjednostka. Białka o strukturze czwartorzędowej mogą składać się z więcej niż jednej podjednostki białkowej tego samego typu. Mogą również składać się z różnych podjednostek. Hemoglobina jest przykładem białka o budowie czwartorzędowej. Hemoglobina, znaleziona w krew , to białko zawierające żelazo, które wiąże cząsteczki tlenu. Zawiera cztery podjednostki: dwie podjednostki alfa i dwie podjednostki beta.

Jak określić typ struktury białka?

Trójwymiarowy kształt białka określa jego struktura pierwotna. Kolejność aminokwasów określa strukturę i specyficzną funkcję białka. Odrębne instrukcje dotyczące kolejności aminokwasów są oznaczone przez geny w celi. Kiedy komórka dostrzega potrzebę syntezy białek, DNA rozwija się i jest transkrybowany na RNA kopia kodu genetycznego. Ten proces nazywa się Transkrypcja DNA . Kopia RNA jest wtedy przetłumaczony do produkcji białka. Informacja genetyczna w DNA determinuje specyficzną sekwencję aminokwasów i specyficzne białko, które jest wytwarzane. Białka są przykładami jednego rodzaju polimeru biologicznego. Wraz z białkami węglowodany , lipidy , oraz kwasy nukleinowe stanowią cztery główne klasy związków organicznych w życiu komórki .